đồ ánthiết kế thiết bị cô đặc nước đường mía một nồi liên tục, năng suất sản phẩm 800 kgh

MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐÔI NÉT VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG 1.1 NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CỦA Q TRÌNH CƠ ĐẶC ĐƯỜNG 1.2 Đặc điểm 1.2.1 Đặc điểm 1.2.2 Biến đổi 1.2.3 Yêu cầu 1.2.4 1.3.Cơ đặc q trình đặc 1.4.Các thiết bị cô đặc nhiệt 1.4.2 Hệ thống Các thiết 1.4.3 Yêu cầu 1.4.4 CHƯƠNG THÚT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1 2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CÔ ĐẶC MỘT NỒI LIÊN NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ CÔ ĐẶC ỐNG TUẦN HOÀN CHƯƠNG CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 DỮ KIỆN BAN ĐẦU CÂN BẰNG VẬT CHẤT CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG Chế độ n Các tổn t Cân bằn Lượng h Lượng h CHƯƠNG TÍNH TỐN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CƠ ĐẶC 4.1.Nhiệt tải riêng phía ngưng (q 1) 4.2.Nhiệt tải riêng phía dung dịch (q2) 4.3.Nhiệt tải riêng phía tường ( qv) 4.4.Tiến trình tính nhiệt tải riêng 4.5.Hệ số truyền nhiệt K cho q trình đặc 4.6.Diện tích bề mặt truyền nhiệt CHƯƠNG TÍNH THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.2 5.2.1 TÍNH BUỒNG ĐỐT Thể tích Thể tích Tính chọ Tính kích Tổng kết TÍNH BUỒNG BỐC Đường k 5.3 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 5.2.2 Chiều cao buồng bốc 5.2.3 Tính kích thước nắp elip có TÍNH KÍCH THƯỚC CÁC ỐNG DẪN LIỆU, THÁO LIỆU 5.3.1 Ống nhập liệu 5.3.2 Ống tháo liệu 5.3.3 Ống dẫn đốt 5.3.4 Ống dẫn thứ 5.3.5 Ống dẫn nước ngưng 5.3.6 Ống xả khí khơng ngưng 5.3.7 Tổng kết đường kính ống TÍNH CHO BUỒNG ĐỐT 6.1.1 Sơ lược cấu tạo 6.1.2 Tính tốn 6.1.3 Tính bền cho lỗ TÍNH CHO BUỒNG BỐC 6.2.1 Sơ lược cấu tạo 6.2.2 Tính tốn TÍNH CHO ĐÁY THIẾT BỊ 6.3.1 Sơ lược cấu tạo 6.3.2 Tính tốn 6.3.3 Tính bền cho lỗ TÍNH NẮP THIẾT BỊ 6.4.1 Sơ lược cấu tạo 6.4.2 Tính tốn 6.4.3 Tính bền cho lỗ TÍNH MẶT BÍCH 6.5.1 Sơ lược cấu tạo 6.5.2 Chọn mặt bích TÍNH VỈ ỐNG 6.6.1 Sơ lược cấu tạo 6.6.2 Tính tốn TÍNH TAI TREO CHÂN ĐỠ 6.7.1 Sơ lược cấu tạo tai treo châ 6.7.2 Thể tích phận thiết b 6.7.3 Khối lượng phận thi 6.7.4 Tổng khối lượng CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 7.1 TÍNH THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET 7.1.1 Lượng nước lạnh tưới vào t 7.1.2 Thể tích khơng khí khí k 7.1.3 Các kích thước chủ yếu 7.2 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN BƠM 7.2.1 Bơm chân không 7.2.2 Chọn bơm chân không LỜI KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI NÓI ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo sinh viên năm thứ ba, môn học Đồ án Quá trình Thiết bị hội tốt để hệ thống kiến thức trình thiết bị cơng nghệ hóa học Bên cạnh đó, mơn học 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 “Thiết kế thiết bị đặc nước đường mía nồi liên tục, suất sản phẩm 800 kg/h” đồ án thực hướng dẫn ThS Tiền Tiến Nam, mơn Q trình Thiết bị CHHH-SH-TP – khoa Cơng nghệ Hóa Học trường Đại học Cơng nghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh Đồ án đề cập đến vấn đề liên quan đến kiến thức q trình đặc đặc đường, quy trình cơng nghệ, tính toán cân vật chất, lượng, truyền nhiệt cho thiết bị đặc, tính chi tiết cho thiết bị thiết bị phụ cần thiết theo yêu cầu Trong trình thưc đề tài này, em hiểu được: việc thiết kế hệ thống thiết bị phục vụ cho nhiệm vụ kỹ thuật yêu cầu thiếu kỹ sư công nghệ hóa học Do để trở thành người kỹ sư thực thụ, cần phải nắm vững kiến thức mơn học Q trình thiết bị Cơng nghệ Hóa học Ngồi ra, việc giải tốn cơng nghệ, hay thực cơng tác thiết kế máy móc, thiết bị dây chuyền cơng nghệ cần thiết kỹ sư tương lai Em xin chân thành cảm ơn thầy Tiền Tiến Nam thầy cô môn Quá trình thiết bị người bạn tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em trình thiết kế Đây bước để thực cơng việc mẻ nên có nhiều sai sót Nhưng xem xét đánh giá khách quan thầy nguồn động viên khích lệ em, để lần thiết kế sau thực tốt đẹp hơn, hoàn thiện Xin chân thành cám ơn! Sinh viên thực Trang Nguyễn Duy Linh Chương TỔNG QUAN 1.1 Đơi nét ngành cơng nghiệp mía đường Ngành cơng nghiệp mía đường ngành cơng nghiệp lâu đời nước ta Do nhu cầu thị trường nước ta mà lị đường quy mơ nhỏ nhiều địa phương thiết lập nhằm đáp nhu cầu 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 Trong năm qua, số tỉnh thành nước ta, ngành công nghiệp mía đường có bước nhảy vọt lớn Diện tích mía tăng lên cách nhanh chóng, mía đường ngành đơn lẻ mà trở thành hệ thống liên hiệp ngành có quan hệ chặt chẽ với Mía đường vừa tạo sản phẩm đường làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp bánh, kẹo, sữa…đồng thời tạo phế liệu nguyên liệu quý với giá rẻ cho ngành sản xuất rượu… Trong tương lai, khả cịn phát triển có quan tâm đầu tư tốt cho mía với nâng cao khả chế biến tiêu thụ sản phẩm Xuất phát từ tính tự nhiên mía, độ đường giảm nhiều nhanh chóng thu hoạch trễ khơng chế biến kịp thời Vì tính quan trọng việc chế biến, vấn đề quan trọng đặt hiệu sản xuất nhằm đảm bảo thu hồi đường với hiệu suất cao Hiện nay, nước ta có nhiều nhà máy đường Bình Dương, Qng Ngãi, Biên Hịa, Tây Ninh…nhưng với phát triển ạt diện tích mía, khả đáp ứng khó Bên cạnh đó, việc cung cấp mía khó khăn, cạnh tranh nhà máy đường, cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ ảnh hưởng mạnh đến 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 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 Bảng 1.1 Số liệu sản lượng đường giới (đơn vị tính: 1000 tấn) Năm Sản lượng 1.2 Nguyên liệu sản phẩm q trình đặc đường 1.2.1 Đặc điểm nguyên liệu Nguyên liệu cô đặc dạng dung dịch, gồm:  Dung mơi: nước  Các chất hịa 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 1.2.2 Đặc điểm sản phẩm Sản phẩm dạng dung dịch, gồm:  Dung môi: nước  Các chất hịa tan: có nồng độ cao 1.2.3 Biến đổi nguyên liệu sản phẩm q trình đặc Trong q trình đặc, tính chất nguyên liệu sản phẩm biến đổi khơng ngừng Biến đổi tính chất vật lý Thời gian cô đặc tang làm cho nồng độ dung dịch tang dẫn đến tính chất dung dịch thay đổi:  Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiêt, hệ số truyền nhiệt  Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt nồng độ, nhiệt độ sôi  Thay đổi pH môi trường: thường giảm pH phản ứng phân hủy amit (Vd: asparagin) cấu tử tạo thành acid 2+  Đóng cặn bẩn: dung dịch chứa số muối Ca hòa tan nồng độ cao, phân hủy muối hữu tạo kết tủa  Phân hủy chất cô đặc  Tăng màu caramen hóa đường, phân hủy đường khử, tác dụng tương hỗ sản phẩm phân hủy amino acid Biến đổi sinh học  Tiêu diệt vi sinh vật (ở nhiệt độ cao)  Hạn chế khả hoạt động vi sinh vật nồng độ cao 1.2.4 Yêu cầu chất lượng sản phẩm giá trị sinh hóa  Đảm bảo cấu tử quý sản phẩm có mùi, vị đặc trưng giữ nguyên  Đạt nồng độ độ tinh khiết theo yêu cầu  Thành phần hóa học chủ yếu khơng thay đổi 1.3 Cơ đặc q trình đặc 1.3.1 Định nghĩa Cơ đặc trình làm tăng nồng độ chất hòa tan dung dịch hai hay nhiều cấu tử, cách tách phần dung môi nhiệt độ sôi, dung môi tách khỏi dung dịch bay lên gọi thứ 1.3.2 Các phương pháp cô đặc Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung mơi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng Phương pháp lạnh: hạ thấp nhiệt độ đến mức cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường kết tinh dung mơi để tăng nồng độ chất tan Tùy tính chất cấu tử áp suất bên tác dụng lên mặt thống mà q trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp phải dùng đến máy lạnh 1.3.3 Bản chất cô đặc nhiệt Dựa theo thuyết động học phân tử: Để tạo thành (trạng thái tự do) tốc độ chuyển động nhiệt phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn tốc độ giới hạn Phân tử bay thu nhiệt để khắc phục lực liên kết trạng thái lỏng trở lực bên ngồi Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để phần tử đủ lượng thực trình Bên cạnh đó, bay chủ yếu bọt khí hình thành q trình cấp nhiệt chuyển động liên tục, chênh lệch khối lượng riêng phần tử bề mặt đáy tạo nên tuần hoàn tự nhiên nồi đặc Tách khơng khí lắng keo đun sơ ngăn tạo bọt cô đặc 1.3.4 Ứng dụng cô đặc Dùng sản xuất thực phẩm: dung dịch đường, mì chính, dung dịch nước trái cây… Dùng sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl2, muối vơ cơ… 1.3.5 Đánh giá khả phát triển cô đặc Hiện nay, phần lớn nhà máy sản xuất hóa chất, thực phẩm sử dụng thiết bị đặc thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn hoạt động gián tiếp cần thiết gắn liền với tồn nhà máy Cùng với phát triển nhà máy việc cải thiện hiệu thiết bị cô đặc tất yếu địi hỏi phải có thiết bị đại, đảm bảo an toàn hiệu suất cao Đưa đến yêu cầu người kỹ sư phải có kiến thức chắn đa dạng hơn, chủ động khám phá nguyên lý thiết bị cô đặc 1.4 Các thiết bị cô đặc nhiệt 1.4.1 Phân loại ứng dụng Theo cấu tạo: Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng đặc dung dịch lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Gồm:  Có buồng đốt (đồng trục buồng bốc), có ống tuần hồn ngồi  Có buồng đốt ngồi (khơng 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 bề mặt truyền nhiệt Gồm:  Có buồng đốt trong, ống tuần hồn ngồi  Có buồng đốt ngồi, ống tuần hồn ngồi Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm dung dịch nước trái , hoa ép…Gồm:  Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt khí khó vỡ  Màng dung dịch chảy xi, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt bọt dễ vỡ Theo phương pháp thực q trình: Cơ đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sơi, áp suất khơng đổi Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để tăng suất cực đại thời gian cô đặc ngắn Tuy nhiên nồng độ dung dịch đạt không cao Cô đặc áp suất chân khơng: dung dịch có nhiệt độ sơi 100℃ Dung dịch tuần hồn tốt, tạo cặn, bay nước liên tục Cô đặc áp suất dư: dùng cho dung dịch không phân hủy nhiệt độ cao, sử dụng thứ cho trình khác Cô đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị lần cô đặc đến nồng độ yêu cầu, cho vào liên tục trình bốc để giữ mức dung dịch không đổi đến nồng độ dung dịch thiết bị đạt yêu cầu lấy lần sau lại cho dung dịch để tiếp tục cô đặc Cô đặc nhiều nồi: mục đích tiết kiệm đốt Số nồi khơng nên lớn q làm giảm hiệu tiết kiệm hơi.Có thể đặc chân không, cô đặc áp lực hay phối hợp hai phương pháp Đặc biệt sử dụng thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu kinh tế Cô đặc liên tục: cho kết tốt đặc gián đoạn Có thể áp dụng điều khiển tự động, chưa có cảm biến tin cậy 1.4.2 Hệ thống đặc chân khơng liên tục Mục đích: để giữ chất lượng sản phẩm thành phần quý (tính chất tự nhiên, màu, mùi, vị, đảm bảo lượng vitamin,…) nhờ nhiệt độ thấp không tiếp xúc oxy Ưu điểm:  Nhập liệu đơn giản: nhập liệu liên tục bơm độ chân không thiết bị  Tránh phân hủy sản phẩm, thao tác, khống chế dễ dàng  Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, làm Nhược điểm:  Năng suất thấp tốc độ tuần hồn nhỏ ống tuần hồn bị đốt nóng  Nhiệt độ thứ thấp, khơng dung cho mục đích khác  Hệ thống phức tạp, có thiết bị ngưng tụ chân khơng 1.4.3 Các thiết bị chi tiết cô đặc Thiết bị  Ống tuần hồn, ống truyền nhiệt  Buồng đốt, buồng bốc, đáy, nắp… Thiết bị phụ  Bể chứa sản phẩm, nguyên liệu  Các loại bơm: bơm dung dịch, bơm nước, bơm chân không  Thiết bị gia nhiệt  Thiết bị ngưng tụ Baromet  Các loại van  Thiết bị đo 1.4.4 Yêu cầu thiết bị 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, dễ sửa chữa, tháo lắp, dễ làm bề mặt truyền nhiệt  Phân bố  Xả liên tục ổn định nước ngưng tụ khí khơng ngưng  Thu hồi bọt thứ mang theo  Tổn thất lượng nhỏ  Thao tác, khống chế, tự động hóa dễ dàng Chương THÚT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1 Ngun lý hoạt động hệ thống cô đặc nồi liên tục Dung dịch từ bể chứa nguyên liệu bơm lên bồn cao vị để ổn áp Từ bồn cao vị, dung dịch định lượng lưu lượng kế vào thiết bị gia nhiệt sơ đun nóng đến nhiệt độ sơi Thiết bị gia nhiệt sơ thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm: thân hình trụ, đặt đứng, bên gồm nhiều ống nhỏ Các đầu ống giữ chặt vỉ ống vỉ ống hàn dính vào thân Dung dịch từ lên bên ống Hơi nước bão hịa ngưng tụ bề mặt ngồi ống cấp nhiệt cho dung dịch để nâng nhiệt độ dung dịch lên nhiệt độ sôi Dung dịch sau gia nhiệt chảy vào thiết bị đặc để thực q trình bốc Trong nồi cô đặc, dung dịch đun sôi, bốc cô đặc chân không Hơi thứ bốc lên theo ống dẫn vào thiết bị ngưng tụ Baromet, ngưng tụ thành lỏng chảy ngồi bồn chứa, phần khơng ngưng qua phận tách giọt để cịn khí theo bơm chân khơng ngồi Sản phẩm đặc bơm đưa đến bồn chứa sản phẩm 2.2 Nguyên lý hoạt động thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm Phần thiết bị buồng đốt, gồm có ống truyền nhiệt ống tuần hồn trung tâm Dung dịch ống đốt (hơi nước bão hịa) khoảng khơng gian ngồi ống Phía buồng đốt phịng tách thứ khỏi hỗn hợp – lỏng gọi buồng bốc Trong buồng bốc có phận tách giọt dùng để tách giọt lỏng thứ mang theo Dung dịch đưa vào đáy buồng bốc chảy vào ống truyền nhiệt ống tuần hoàn trung tâm, đốt đưa vào buồng đốt Dung dịch đun sôi, tạo thành hỗn hợp lỏng ống truyền nhiệt, khối lượng riêng dung dịch giảm chuyển động từ lên miệng ống Trong ống tuần hồn, thể tích dung dịch theo đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn so với ống truyền nhiệt lượng tạo Vì khối lượng riêng hỗn hợp lỏng lớn ống truyền nhiệt Do đó, chất lỏng di chuyển từ xuống vào ống truyền nhiệt lên trở lại ống tuần hồn tạo lên dịng tuần hồn tự nhiên Tại mặt thoáng dung dịch buồng bốc, thứ tách khỏi dung dịch bay lên qua phận tách giọt Bộ phận tách giọt có tác dụng giữ lại giọt chất lỏng thứ theo chảy trở đáy buồng bốc, dung dịch có nồng độ tăng dần tới nồng độ yêu cầu lấy phần đáy thiết bị làm sản phẩm , đồng thời liên tục bổ sung thêm lượng dung dịch vào thiết bị 10 =ℎ , + 0,04 0,6102 = 1,702 Thể tích thép cần: Vvlbb = Vb, n – Vb, t = 1,702 – 1,654= 0,048 m Trong đó: Db, n, Db, t : Đường kính bên ngồi bên buồng bốc; m Dd, n, Dd, t : Đường kính bên ngồi bên buồng đốt; m htru : Chiều cao phần trụ buồng bốc; m htru = Hb – hnon – 2hgo = 2200 – 195 –40= 1965 mm hnon : chiều cao phần hình nón cụt; m hgo : chiều cao gờ buồng bốc buồng đốt; m Thể tích thép làm nắp elip (Vvln) Nắp elip tiêu chuẩn có: Dt = 1000 mm S = mm hgo = 40 mm Tra bảng XIII.11, Sổ tay tập 2, trang 384: Khối lượng thép cần : 53 kg Thể tích thép làm vỉ ống bích Thể tích thép làm vỉ ống bao gồm bích:  Tổng diện tích lỗ: ℎ0 + 4 59 = 59 0,0382 44 + 20 0,0242 = 0,07596 Trong đó: n = 59: ống truyền nhiệt d0= 38 mm : đường kính ngồi ống truyền nhiệt Z = 20 : số lượng bu lơng db= 24 mm : đường kính bu lơng  Diện tích ống tuần hồn trung tâm: ℎ, = = 0,1592 0,01986 Diện tích vỉ: = 0,740 = 0,4301 ℎ, Trong đó: Dth,n = 159 mm : đường kính ngồi ống tuần hồn D = 740 mm : đường kính vành ngồi bích m − Diện tích cịn lại : 0,4301 – 0,01986 – 0,07596 = 0,33428 m − Thể tích thép làm vỉ ống: Vvlv = 0,33428 (0,017 + 0,017) = 0,01137  Thể tích thép bích cịn lại: 60 = 0,017 Trong đó: h = 17 mm : bề dày bích Dn-bd-bb = 740 mm : đường kính vành ngồi bích nối buồng đốt buồng bốc, buồng đốt đáy Dn,bb-n = 1140 mm : đường kính vành ngồi bích nối buồng bốc nắp Dd, n = 610 mm : đường kính ngồi buồng đốt Db, n = 1014 mm : đường kính ngồi buồng bốc 6.7.3 Khối lượng phận thiết bị  Chọn vật liệu thép không gỉ, mã hiệu X18H10T, ρ = 7900 kg/m (Sổ tay tập 2, bảng XII.7, trang 313) Vật liệu làm bích thép mang mã hiệu CT3, ρ = 7850 kg/m (Sổ tay tập 2, bảng XII.7, trang 313)  Khối lượng bích: Gb = Vb ρ = 0,00597 7850 = 46,86 kg 6.7.4 Tổng khối lượng Khối lượng thiết bị: GTB = Gô + Gbd + Gbb + Gn + Gđ + Gv + Gb = 244,9+112,97+379,2+53+128,77+89,82+46,86 = 965,63 kg 61 Khối lượng dung dịch nặng có nồi cô đặc: Gdd = 0,202 1082,84 = 218,74 kg Trong đó: ∑V = 0,202 m : tổng thể tích dung dịch đưa vào thiết bị ρ = 1082,84 kg/m : khối lượng riêng dung dịch nồng độ trung bình Tổng khối lượng: G = GTB + Gdd = 965,63 + 218,74 = 1184,37 kg Tải trọng cho tai đỡ (P): P = G 9,81 = 1184,37 9,81 = 11618,6697 N ≈ 1,162 104 N 62 Chọn chân đỡ tai treo: Dự phòng chọn tải trọng 1.2 N Chọn vật liệu thép CT3 Chọn thiết bị gồm trai treo Tải trọng tai treo 0,6 104 N Tra bảng XIII.36, Sổ tay tập 2, trang 438 nội suy ta có kích thước tai treo Bảng 6.4 Số liệu kích thước tai treo T ả i T ả i t r B ề ọ n g T ê n g ọ i c h o p h é p m ặ t đ ỡ F ( m G 10 ( N ) ) d L t r ọ n g l ợ n g c h o p h é p l ê n F q 10−6 K h ố i m ộ t mm t a i t r e o ( k g ) 63 T a i t r e , o T a i t r e o , 64 Chương TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 7.1 Tính thiết bị ngưng tụ baromet 7.1.1 Lượng nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ Theo công thức VI.51 Sổ tay tập 2, trang 84: = ( − ) Trong đó: : lượng nước lạnh tưới vào thiết bị, kg/s W: lượng thứ vào thiết bị ngưng tụ, kg/s 533,33 = 3600 = 0,148 / i: hàm nhiệt ngưng, I = 2612 KJ/kg 2 , = : nhiệt độ đầu, cuối nước làm nguội, lấy − = 90,24 − = 85,24 oC = 30oC o : nhiệt độ bão hòa ngưng tụ, C : nhiệt dung riêng trung bình nước, tra theo nhiệt độ trung bình, kJ/kg.k .(− ) = ( 7.1.2 Thể tích khơng khí khí khơng ngưng cần hút khỏi thiết bị Lượng khí cần hút khỏi thiết bị ngưng tụ baromet tính theo cơng thức VI.47 Sổ tay tập 2, trang 84: = 25 10−6 ( = 1,52.10 -3 = + ) + 0,01 25 10−6 (1,442 + 0,148) + 0,01.0,148 (kg/s) Trong đó: 65 : lượng nước lạnh tưới vào thiết bị, kg/s W : lượng vào thiết bị ngưng tụ, kg/s Thể tích khí khơng ngưng cần hút khỏi thiết bị tính theo VI.49 Sổ tay tập 2, trang 84: V = 288.Gkk (273 + tkk ) ak png − ph Theo công thức VI.50 Sổ tay tập 2, trang 84, ta có: tkk = t2d + + 0,1 (t2c– t2d) = 30 + + 0,1.( 85,24 – 30) = 39,52(℃) ≈ 40(oC) png = 0,3164 at = 31028,22 N/m : áp suất làm việc thiết bị ngưng tụ ph = 0,0752 at = 7374,6 N/m : áp suất riêng phần nước hỗn hợp nhiệt độ tkk (tra “Bảng tra cứu trình học truyền nhiệt – truyền khối, Bảng 56 trang 45) => = 7.1.3 Các kích thước chủ yếu thiết bị ngưng tụ baromet  Đường kính thiết bị (D ) tr Theo VI.52 Sổ tay tập 2, trang 84, ta có đường kính thiết bị ngưng tụ: = 1,383 Trong đó: √ ℎ ℎ W: lượng thứ ngưng tụ, W = 0,148 kg/s ωh: tốc độ thiết bị ngưng tụ, chọn ωh = 30 m/s (theo Sổ tay tập 2, trang 85) ρh: khối lượng riêng hơi, tra bảng 57 Bảng tra cứu học truyền nhiệt – truyền khối, trang 46 nội suy : 0,3164 at ρh = 0,1520 kg/m3 Vậy: = 1,383 √ ℎ ℎ 0,148 = 1,383 √0,1520.30 = 0,25 ( ) Chọn đường kính thiết bị ngưng tụ 300 mm 66  Kích thước ngăn Thường có dạng viên phân để làm việc tốt  Theo VI.53 Sổ tay tập 2, trang 85, chiều rộng ngăn (b): b = Dtr / + 50 = 300/2 +50 = 200 mm  Theo Sổ tay tập 2, trang 85, bề dày ngăn (δ): chọn δ = mm  Theo Sổ tay tập 2, trang 85: chọn nước sơng (ao, hồ) để ngưng tụ thứ đường kính lổ d = mm  Theo Sổ tay tập 2, trang 85, chọn chiều cao gờ ngăn là: 40 mm Chọn tốc độ tia nước 0,62 m/s  Đường kính ống baromet (dbr) Theo cơng thức VI.58 Sổ tay tập 2, trang 86: 0,004.( + ) =√ Trong đó: W: lượng thứ ngưng tụ, W = 0,148 kg/s Gn: lượng nước vào thiết bị ngưng tụ, Gn = 1,422 kg/s : tốc độ hỗn hợp nước chất lỏng ngưng chảy ống baromet, m/s, thường lấy = 0,6 m/s => = √0,004.(1,42+0,148) = 0,058 m/s .0,6  Chiều cao ống baromet (H) Theo VI.58 Sổ tay tập 2, trang 86, ta có: H = h1 + h2 + 0,5 m Trong đó: h1: chiều cao cột nước ống baromet cân với hiệu số áp suất khí thiết bị ngưng tụ H2: chiều cao cột nước ống baromet cần để khắc phục trở lực nước chảy ống  Tính h1 Theo VI.59 Sổ tay tập 2, trang 86: 67 ℎ1 = 10,33 760 = 10,33 0,7 Trong đó: b: áp suất chân khơng thiết bị, mmHg .760 760 = 7,231  Tính h2 Theo VI.60 Sổ tay tập 2, trang 87: ℎ2 Ta lấy hệ số trở lực vào ống = 0,5 khỏi ống 2= cơng thức (VI.60) có dạng: ℎ Trong đó: dbr: đường kính ống Baromet, dbr = 100mm : hệ số trở lực ma sát nước chảy ống, (W/m.độ) H: chiều cao tổng cộng ống Baromet, m g = 9,81 m/s ω: tốc độ nước chảy ống Chuẩn số Re : Theo CT II.58 Sổ tay tập 1, trang 377: = Trong đó: ρ: khối lượng riêng nước lấy nhiệt độ trung bình 54,85 C dbr: đường kính ống Baromet, m µ: độ nhớt động lực nước Chọn ống thép nên độ nhám ε = 0,2 mm.[ Bảng tra cứu, trình học truyền nhiệt – truyền khối, trang 19] Như vậy, dòng nước ống baromet chế độ chảy xoáy, chế độ xoáy, hệ số ma sát tính theo CT II.65 Sổ tay tập 1, trang 380: Hệ số trở lực ma sát nước chảy ống: 68 ⟹ đó: = 0,02217 (W/m.độ) Trong Δ: độ nhám tương đối, xác định theo CT II 66 Sổ tay tập 1, trang 380: ∆=  Chiều cao cần thiết Từ phương trình (1) thì: = 7,231 + Giải phương trình ta được: H = 7,81 m Chọn H = m 7.2 Tính tốn chọn bơm 7.2.1 Bơm chân không 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: = Trong đó: ηCK: hệ số hiệu chỉnh, ηCK = 0,8 M: số đa biến, m = 1,3 P1: áp suất khí lúc hút P2: áp suất khí áp suất khí lúc đẩy, chọn p2 = 1,033 at  Áp suất khơng khí thiết bị ngưng tụ: 69 pkk = p1 = png – ph = 0,3164 – 0,1971 = 0,1193 at = 11699,33 N/m Trong đó: png: áp suất làm việc thiết bị ngưng tụ Ph: áp suất riêng phần nước hỗn hợp nhiệt độ khơng khí 40℃ Vkk: thể tích khơng khí cần hút khỏi thiết bị: Vkk = 0,0636 m /s  Công suất bơm: = = 0,8 103 − 1] = 2,603( ) 7.2.2 Chọn bơm chân không Dùng bơm chân không 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 Truyền động khớp nối cứng, dây đai hộp số tùy theo tốc độ quay tiêu chuẩn đầu bơm Hoạt động êm ái, tuổi thọ vịng 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 acd lẫn khơng mơi trường khí nước 70 LỜI KẾT LUẬN Tính tốn, 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 mình, em trình bày sơ lược ngun 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, em tích góp cho nhiều kiến thức thiết bị, nhà máy, cách tính tốn thiết kế nhà máy… Nếu có điều sai sót, em mong thơng cảm góp ý từ Thầy Xin chân thành cám ơn! 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Văn Bôn, Q trình Thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm- Bài tập truyền nhiệt, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM, 2013 Phạm Văn Bơn, Nguyễn Đình Thọ, Q trình Thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm tập – Quá trình Thiết bị truyền nhiệt , Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM, 2011 Phạm Văn Bơn, Vũ Bá Minh, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm tập 10- Ví dụ Bài tập TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên, Sổ tay Quá trình Thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phạm Xuân Toản, Sổ tayQ trình Thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật năm 2006 Bộ môn Máy Thiết bị, Bảng tra cứu trình học truyền nhiệt – truyền khối, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM, 2012 Hồ Lê Viên, Tính tốn thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 1.5 72 ... thơng qua việc tính toán, thiết kế lựa chọn chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể, thông dụng ? ?Thiết kế thiết bị đặc nước đường mía nồi liên tục, suất sản phẩm 800 kg/h” đồ án thực hướng dẫn ThS... khả phát triển cô đặc Hiện nay, phần lớn nhà máy sản xuất hóa chất, thực phẩm sử dụng thiết bị cô đặc thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn hoạt động gián tiếp cần thiết gắn liền... lượng, truyền nhiệt cho thiết bị đặc, tính chi tiết cho thiết bị thiết bị phụ cần thiết theo yêu cầu Trong trình thưc đề tài này, em hiểu được: việc thiết kế hệ thống thiết bị phục vụ cho nhiệm